CIENCIAS BIOLOGICAS "t' DE LA SALUD

SERVICIO SOCIAL LIC. HIDROBIOLOGIA

DETERMIWACIQN DE METALES EN AGUA, SEDIMENTO Y BIOTA DE LA LAGlJNA DE MANDINGA, VER MEXICO

ELIZABETH HF YNANDEZ ALVAREZ

. . ? 9

MEXICO, D. F. 1994

UNNERSIDAO AUTONOMA METROPOLITANA Caraabstadlapo

M. en C . ROSAURA GRE'fHER G. DIRECTORA

DIVISION CIENCIAS UIOLOGTCAS Y DE LA SALUD P R E S E N T E .

E l que suscribe, Dr. ALFONSO VAZQUEZ BOTELLO miembro del perso rial academic0 de esta Universidad, acept6 fungir como asesor interno de la alumna:

&

NOMBRE : ELIZABETH HERNANDEZ ALVAREZ MATRICULA : 89239927 LICENCIATURA : HIDROBIOLOGIA TRABAJO : " -DETERMINACION DE METALES EN AGUA, SEDIMENTO Y BIOTA .

.I)E L A LAGUNA DE NAND1 NGA, - VER. MEXJCO - "".

PROYECTO : "EVALUACION QUIMICO-AMBIENTAL DE LA LAGUNA DE MAN-

DINGA, VER. MEXICO ". LUGAR : INSTITUTO DE CIENCIAS DEL MAR Y LIMNOLOGIA ( LABORATO-

RIO DE CONTRMINACION ) UNAM. FECHA DE INICIO : 9 DE NOVIEMBRE DE 1993. FECHA DE TERMINACION : 9 DE MAYO DE 1994.

Estoy en total acuerdo contenido del informe final,el cual se conc nte, habiendo cumplido con los objetivos pr e, así como de su desempeflo en el Laboratorio de ma

Dr. ALFONSO QUE2 BOTELLO

Y LIMNOLOGIA U N A M . E Y C A X A X rE LA C A T E C Y DEL DR.

UNIDAD IZTAPALAPA A", Michoacán y La Purisima, Col. Vlcentina, Ittapalapa, D.F. 09340. Tel.: 724-46-00 Telefax: (5) 686-89-g9

Telex: UAMME 176496 T I TU LAR "C"

V I L L A LCBOS

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INDICE

I NTRODUCCION.. . . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

ANTECEDENTES.. ..._. . ._... .. _. . . . .... ._....... . . . .... ....... .. ... . . . . . . .. . _... . .. ... . .4

JUSTIFICACION ......_. ................................................................... 5

OBJETIVOS ................................................................................... 6

-1 ..

OBJETIVOS Y METAS ALCANZADAS . . . . . . . . .. . . . . . . .. . . . . . .... . . . . ... .15

DISCUSION .. .... . . . . . ._ .. . . . ..... ._. .. . .. .. ..... . . .. . . . . . . . . .. .... . .. . . .... ........ . ..... ..19

CONCLUSION ............................................................................. 25

INTRODUCCION

El mar y SU zona costera adyacente albergan una gran variedad de organismos indispensables como fuente de alimentación a s í como ecosistemas y recursos naturales únicas. El hombre ha desarrollado en esta superficie geográfica diversas actividades productivas de primer orden: la pesca, la c a z a , la recoleccibn y la obtención de energéticos. A s í mismo, la zona costera constituye un área vital para el transporte, la recreación y los asentamientos humanos. Por lo tanto el uso y manejo, así como la conservación de la misma y sus ecosistemas asociados juegan un papel vital 3n la estrategia y dc;rsarrollo sustentable de todos los estados ribereRos. Uno de los ecosistemas más caraterísticos de la zona costera lo constituyen las lagunas costeras, de las cuales Mbxico posee m& de 130 localizadas en los litorales del Pacífico. Golfo y Caribe, éstos representan importantes Areas de refugio, crianza y desove para un gran número de especies con alto valor ecológico y comercial. En efecto se trata de una frágil zona-de transición entre la tierra y el mar, en donde los procesos de produccidn, consumo e intercambio de energía se efectuan con una extraordinaria intensidad. Como consecuencia del continuo desarrollo urbano e industrial, una gran variedad de materiales narturales y sintéticos entran en concentraciones crecientes al medio acuático. Entre estos materiales uno de los principales agentes de la contaminación de la zona costera. son tos denominados metales. en los cuales la mayoría estan presentes en el agua, sedimento y biota marina. La movilización de estos metales por el hombre. ya supera los flujos naturales derivados de procesos geol6gicos, deducidos de las descargas fluviales en dichas zonas(Mandelli.1979). Las lagunas costeras estan sometidas desde hace varios años a la presión que el hombre ejerce sobre ellos al depositar directa 6 indirectamente sus desechos tanto urbanos como industriales y con ést0 contribuye al detrimento de sus valores ecolc5gicos. En este sentido. el análisis de los sedimentos y de aquellos organismos considerados como indicadores de conbminación, se realiza para evaluar la calidad de los ambientes costeros de manera no solo necesaria sino indispensable. Los metales son uno de los grupos de contaminantes que con gran facilidad alcanzan la zona costera y perturban el equilibrio ahí existente, poniendo en

t

riesgo hasta la salud del propio ser humano (Bote110 y Pdrez. 1986: Páez - Osuna et al.. 1987). La mayoría de los metales se prentan en concentraciones en el mar del orden ugllt o menores. El aporte continental probablemente es la ruta principal de entrada a la zona costera de estas sustancias y las actividades humanas han contribuido al incremento de los niveles de algunos metales c o n potencialidades t6xicas importantes como el plomo y el cadmio. Este grupo de elementos puede provenir de fuentes tan diversas como las actividades petróleras. agrícolas, industriales (metalurgícas. metal-mecánicas, papeleras. azucareras, de pinturas), e incluso urbanas y sanitarias (fungicidas. herbicidas e insecticidas). El peligro de aqirellcs metAlicos potencialmente tóxicos es su combinación con compuestos orgánicos presentes en los sedimentos costeros y su ingreso a las cadenas alimentarias diversas, donde pueden ocurrir procesos de bioconcentración, bioacumulación, hacia los consumidores finales, como el hombre. (Forstner y Wittman.1979: Mance, 1 987). Durante el transporte de los metales hacia el mar sufren una de transformaciones que incluyen procesos químicos. físicos y biolbgicos. La transferencia de los metales en los oc&anos depende de la distribución de estos elementos entre l a s fases solubles y l a s suspendidas relacionadas con su comportamiento químico. ocasionando que haya una absorción, precipitacibn, flucolación coloidal, fijación bioldgica, sedimentacidn, liberacih bioquímica a la columna de agua; transfiriendose estos elementos a los sedimentos, cuyo balance final es que sblo una pequeRa parte de los metales originalmente introducidos, abandonan la zona estuarina en disolución (Turekian,1971). En los sedimentos l a s concentraciones de los metales son. más facilmente rnedibles que en los niveles disueltos en la columna de agua, debido principalmente a que los metales por su alta reactividad quimica pueden formar diversos compuestos que rlenden a absorberse o sedimentarse (Mandelli.1979). En los ambientes acuaticos. los moluscos, que son considerados monitores del cambio causado por la contaminacion ambiental. dentro de este grupo, los bivalvos han sido utilizados como los mejores indicadores. no sólo por su forma de vida y hábitos trdficos, sino tambilEtn porque son una fuente importante de alimento; tal es et caso de los ostiones ( Gb.ssas&z?a wjg/j7/i"a, C glgm. (;I wfles/ens/s y C /i-/aescen.$, los mejillones (Mp7us eduhk M d?.&rnhnu~, y la almeja (Mp (Lauenstein, 1 990).

" .

La mayoría de los moluscos bivalvos bentdnicos de habitos filtradores están expuestos, ya sea en forma aguda o crónica, a los contaminantes presentes en el medio costero donde viven; tales tóxicos son almacenados en los tejidos, principalmente en aquellos que contienen gran material lipídico, coca es el caso de las gbnadas y el hepatopancreas (Viarengo. 1985). En el presente trabajo se presentan los resultados de la evaluacibn de las concentraciones de metales (Cu, Cr. C O , Ní, f n , C d . Mn. Fe y Pb), en agua, sedimento y organismos moluscos registrados en la Laguna de Mandinga, Veracruz.

ANTECEDENTES

Respecto a trabajos realizados sobre metales en la Laguna de Mandinga encontramos que se han detectado 13 contaminantes desechados por las diversas fuentes de contaminación ya sean industriales o urbanas a los receptores finales río o Laguna, donde por sus características propias, presentan efectos a largo plazo afectando al hombre como son: los metales, plaguicidas o de efecto limitado y de poco alcance como algunas partículas sedimentables o materia flotante, y los que presentan un efecto perjudicial transitorio. aunque muy severo como la temperatura, materia organica y cianuros. Este tipo de contaminantes causan en la mayoría de ;as veces hrl dzterioro ecológico muy marcado a los ecosistemas acuáticos en general (Solis, 1988). Se sabe que los moluscos de hábitos filtradores principalmente los ostiones, son capaces de acumular metales. material radioactivo. biotoxinas y microorganismos patógenos, pudiendo causar al hombre severa intoxicaciones 6 enfermedades. Por su existencia sésil, logevidad. facilidad de muestre0 y tolerancia al agua salobre, son considerados como buenos indicadores de la contaminaci6n. (Cabrera.1981). A s í , es de suma importancia conocer tanto la concentraci6n de metales en los organismos y en el medio que les rodea debido a l a s consecuencias que podrían traer consigo para la salud humana, ya que en la actualidad no se conoce con exactitud los efectos de dosis subletales en organismos debido a la gran cantidad de parámetros bioldgicos y ambientales que se deben de considerar; además de los efectos que ocasionan a largo plazo en los recursos pesqueros y comerciales y su correspondiente impacto en los aspectos económicos y ambiental (Villanueva, 1987).

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Se puede mencionar a las lagunas costeras de Veracruz. las cuales en un pasado fueron consideradas como una de las mayores áreas de producción pesquera en el país. pero que en la actualidad presentan serios problemas ecológicos que son el resultado de los impactos en l a s diversas actividades.urbanas que se desarrollan en sus cercanías y que han causado una considerable disminuci6n o en algunos sitios la desaparici6n completa de las especies de importancia pesquera, además de serios problemas econdmiws y por ende sociales a los núcleos de pescadores que se benefician de ellos (Toledo, 1988, Botello, 1990). Los contaminantes producto de l a s diversas actividades humanas que desde diferentes fuentes de origen, tienen como destino final la zona costera y el ambiente marino adyacente, hoy en día se deben considerar como factores del medio. Su presencia produce alteraciones importantes en la integridad biológica de los organismos puesto que modifica los procesos fisioldgicos al perturbar e inferir los mecanismos bioquímicos subyacentes. Por lo tanto, es necesario detectar las relaciones existentes entre la concentración de los contaminantes y el efecto que producen en éI o los organismos de manera cuantificable y predecible, ya que la sola presencia de la sustancia quimica es irrelevante. Ante tales perspectivas se torna importante la realizacidn de diagnbsticos ambientales que brindan información actualizada sobre la Laguna de Mandinga, para poder tener un mejor manejo de esta y as¡ poder realizar estudios básicos que nos permitan determinar la concentración actual de los contaminantes inorgbicos, principalmente los metales a fin de determinar sus efectos e impactos sobre l a s comunidades biolbgicas y de la salud humana.

OBJETIVOS GENERALES:

"" Establecer los nhteles de contaminación biolbgica en microoruanismos en la Laguna de Mandinga.

"" Determinar la presencia de contaminantes orgánicos e inorgánicos en el sistema lagunar.

OBJETIVOS PARTICUURES :

---- Determinar la presencia de contaminantes inorgánicos (Cu, Cr, a, Ni, Zn, Mn. Cd. C d , Fe y Pb) a fin de evaluar sus efectos e impactos sobre l a s comunidades biológicas y de la salud humana.

-"- Determinar las concentraciones de los metales totales, biodisponibles en los sedimentos. así como en agua y organismos de la Laguna d Mandinga, Veracruz.

DESCRIPCION DEL AREA DE ESTUDIO

La Laguna de Mandinga se sitúa al norte de la planicie de Sotavento, en conexi6n con el río Jamapa, y 18 Km al sur del puerto de Veracruz. La limitan los paralelos 1 QQ 00' y 19Q 06' de latitud Norte y los meridianos 96Q 02' y 969 06' de longitud Oeste. Este sistema lagunar tiene una sola boca que comunica permanentemente con el río Jamapa a unos 50 m de su desembocadura al mar. El sistema lagunar tiene una orientación norte-sur en tanto que la costa cercana adopta una dirección roroeste-sureste. conformando la punta de Atdn Lizardo. Hacia al noroeste las lagunas se separan del mar por une barrera de médanos. Actualmente este sistema se integra con seis elementos: El estero Conchal. La Laguna larga. El estero Horcones. La Laguna de Mandinga chica o la Redonda, El estero de Mandinga, La laguna de Mandinga Grande. El estero Conchal comunica al sistema con el mar a traves del estuario del río Jamapa y tiene una longitud de 3.536 Km. y una profundidad de 2 a 3 m. Termina en el noroeste del siguiente segmento. La laguna larga posee forma de reloj de arena. con una longitud fe 3.4 km y un ancho de 605 m. en la parte norte; 110 m en la parte media y 577 m en la parte sur. Su profundidad promedio es de 1 m. El estero Horcones parte del extremo sureste de la laguna Larga, tiene una longitud de 2,695 km y una profundidad de 3m. termina al oeste de la siguiente laguna. La laguna de Mandinga Chica o Redonda tiene una longitud de 2.1 km y una profundidad de 0.80 m ; cuenta con extremos bajos, sobre todo hacia su parte occidental, éstos en ocasiones sobresalen del agua. El estero de Mandinga tiene una longitud de 1.6 km; su profundidad es de alrededor de 1m. La laguna de Mandinga Grande tiene forma triangular con base hacia el sur. donde alcanza un ancho de 5.775 km; su longitud es de 6.4 km y tiene una profundidad de 1.60 m en promedio. Exhibe una superficie aproximada de 3,250 ha. (Contreras. 1993). El principal aporte de agua continental al sistema lagunar lo constituye el arroyo denominado " Caño principal ", el cual se localiza en el extremo sureste de la laguna de Mandinga. adema existen otros pequeños arroyos como el "caño salazar'', " Palma sola", que tambien desembocan en la Laguna de Mandinga.(Fig. 1)

El clima reportado para la zona de acuerdo a Garcia (1 970) corresponde aun Aw2 (w) ( i ' ), es decir que se trata de un clima &lido húmedo con régimen de lluvias en verano, en donde la temperatura media anual es de 24* C y la precipitaci6n promedio anual alcanza los 1500 m.

Su origen siguiendo la clasificación de Lankford es 111-8; Carranza- Edwards et al. La colocan en la unidad morfotectonica II. La separación con el mar se da por medio de médanos. En su oarte noroeste la bordean dunas. Su forma es triangular. Geológicamente esta zona se localiza en la provincia del Papaloapan. que forma parte de la cuenca sedimentaria de Veracruz ( Vázquer - Yañez, 1971 ). Es una Isgwa predominantemente de bajas salinidades (Arreguín, 1978).

Vázquez (1971), reporta el tipo de vegetación terrestre más característico es el manglar con las siguientes especies: Awbnk gem/nans, Laguncu/ana raawmsa, Gbnuapus e m s y Rh,iqphom mang/e. En los suelos inundables se señala que la especie dominante es B&h n9uafl¿a, con respecto a la vegetación acuática de plantas fijas al suelo con hojas sumergidas, hace menci6n que l a s especies principales son : /Ma/& guada/upess/ji: Rupp~a mani3rina Ckm&ph-v/c/m dememum. cambumba sp,y de menor importancia : L/inn&ms #&va, Cnhum em. . cens , N/hphhaea amp/a y &c.opa man~ea. aparte de ocho especies más para la zona.

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METODOLOGIA UTILIZADA :

Trabajo en campo :

Se establecieron ocho estaciones de muestre0 en l a s cuales se registró m los parámetros hidrológicos durante el mes de (Dic. 1993 - Feb. 1994) , tales como: Temperatura (PC) utilizando un termdmetro de campo protegido (-10 a + 100 PC), profundidad (m) y transparencia (cm) con un disco de secchi, y pH con potenciometro marca Eckman.

Se colectaron ocho muestras por salida de agua y sedimento, los organismos solo se tomaron de la estación 2, los demás se compraron y éstos provenían de Laguna Grande.

Para la obtención del sedimento se emple6 una draga tipo Van Veen de un litro de capacidad, teniendo cuidado de no tocar las paredes de ésta, traspasándose una vez colectado a bolsas de plástico y congelándos en hielo para su posterior análisis en el laboratorio. El agua se tomo en la superficie directamente en botellas de plhtico con tapa de cierre hermbtico. Las botellas fueron previamente lavadas con HCL 3N y HN03 3N durante períodos de 3 días en cada uno de los ácidos. posteriormente se enjuagaron con agua corriente. Para el traslado. las muestras se fijaron con 5 ml de HN03 concentrado porlitro de muestra, y se congelaron. Los organismos moluscos fueron colectados manualmente en la estacibn 2 , y los provenientes de Laguna Grande fueron comprados a los pescadores en et estero de Mandinga.

Trabajo en Laboratorio:

AGUA: En el laboratorio se dejo descongelar las muestras a temperatura ambiente, de cada muestra de agua se tomo 500 m1 y se acidificó a un pH de 4 con H N 0 3 2N o NH4OH 2N. Posteriormente se precipitó a los metales presentes con Amonio Pirrodilina ditio- Carbamato (APDC). agitando vigorosamente, seguido de 20 m1 de metil isobutil cetona con agitación durante 3 min., se espera a que se separen las fases (aproximadamente 12 hrs.) y se decanta la fase inferior (fase inorgánica). La fase superior (fase orgánica) se transfiere a un vaqo de precipitados de 50 ml evaporando!a, teniendo cuidado de que no alcance su punto de ebullición. Adicionar 2.5 ml de HN03 concentrado en l a s mismas condiciones y nuevamente adicionar 2.5 m1 al 65%, aumentando ligeramente la temperatura hasta que ebulle suavemente, cubriendo el vaso con u n vidrio de reloj y evaporar, agregar nuevamente 2.0 ml de HN03 concentrado y 5 ml de agua, evaporar ..proximadamente a 5 ml y aforar a 10 m1 con agua desmineralirada (Hamilton, 1980). La muestra está lista para ser leída. Por cada ocho muestras se analizó un blanco de referencia, el cual se sometió al mismo tratamiento que l a s muestras.

SEDIMENTOS:

Todo el material empleado para estos análisis se lavo previamente con HCL 3N y HN03 3N durante periodos de 3 dfas en cada uno de los ácidos de acuerdo a l a s recomendaciones dadas por Bertini et ai. 1 976) y Moody and Lindstrom (1 977). El sedimento colectado se dejó descongelar a temperatura ambiente. Posteriormente las muestras se sometieron a una temperatura de 80 C +-- 5 C durante 36 horas, con el fin de eliminar humedad, después se procedió a moler la muestra con ayuda de un mortero de porcelana, tamizandolas a n el fin de obtener particulas homogeneas. A todas las soluciones obtenidas de las diferentes digestiones se guardan en recipientesde plirsticos para su posterior. lectura. Analizando un blanco de referencia por cada ocho muestras. el cual se someti6 al mismo tratamiento que las muestras (Hamilton. 1980). y por medio de estandares se elaboraron curvas patrón por cada uno de los elementos analizados, leyendose en un Espectrofotometro de Absorción Atómica / Emisión de flama m a r c a Shimadzu modelo “630-1 2, con Iámparad de &todo hueca.

Metaies totaies en Sedimento:

Los sedimentos se secaron a 70 C durante 36 horas; se homogenizaron en un mortero y se pesaron 0.25 gr.. se les evaluó los iones metálicos por medio de digestiones con ácidos fuertes concentrados (12 ml de HN03 concentrado) a 1 lOQC durante 18 horas en bombas de tefldn y plancha de aluminio en cama de arena, transcurrido ese tiempo se centrifuga a 2500 rpm/30 min y el sobrenadante se colecta en frascos de plbtico, el residuo se vuelve a centrifugar con 18 mi de agua destilada a 2500 rpm / 25 min. El sobrenadante se junta con la primera centrifuga en frasms de plástico. de esta manera la muestra esta lista para ser leída (Agemian and Chau,l976: Paez-Osuna. 1988).

Metales Biodisponibles: A pesar de l a s ventajas de los datos reportados para concentración total de los metales. estos por si solos no permiten una evaluacibn correcta de la disponibilidad potencial de los metales tóxicos para la biota (Jenne and Luoma; Loring, 1978). Esto es debido a que una porción del contenido total de los metales recibe partículad sólidas y minerales de los sedimentos incorporándose a ellos como una porción "no-detrítica" por acción de diferentes procesos como son la precipitacibn, la floculaci6n y la adsorciBn. El tratamiento de un acido diluido (ácido acético al 25%) permite remover esta fracción de los metales, lo cual se asocia con carbonatos o bien con compuestos amorfos de Fe y Mn que son fácilmente solubles o bien débilmente adheridos a partículas de materia orgánica (Agemian and Chau, 1978: Loring. 1979; Luoma and Jenne, 1976; Malo. 1977). A s í . la fracción de los metales unida de esta manera se denomina porción "no-detritica o biodisponible", la cual representa la porción de los metales facilmente remwibles y los cuales pueden ser disponibles a la biota (Gupta and Chen. 1975). El ácido adtic0 libera solamente una pequeña porción de la concentracirSn t o t a l de metales en los sedimentos, de sitios y formas químicas que teorica y potencialmente son disponibles para la biota. La técnica se ílev6 a través de extracciones con un ácido debil (CH-COOH. 25%). utilizando 2.0 gr. de sedimento seco. seguido de agitacidn ocasional. se deja digerir 24 horas. Posteriormente fueron centrifugadas a 2500 rpm / 30min. lavando los residuos con agua bidestilada, el sobrenadante se afora a 50 ml con tipo de agua (Loring and Rantala, 1977; Skei and Paus. realizó un blanco testigo en las mismas condiciones sedimento.

el mismo 1 979). se pero sin

.

ORGANISMOS:

Una vez descongelados a temperatura ambiente, se clasificaron h a s t a género y especie de acuerdo a sus características morfométricas. después de extraer el músculo del organismo con cuchillo de plástico. secando el tejido a 100 C durante 36 horas. Se muele el tejido de organismo, con ayuda del mortero de procelana. tamizandola muestra a fin de obtener partículas homogeneas, se pesa 1.0 gr. de tejido seco agregando 5 m1 de HN03 concentrado. se dela digerir toda la noche a temperatura ambients tapando el vaso de precipitados c o n un vidrio de reloj, se vuelve a digerir en bombas de teflón cerradas a 740 C por 3 huras. el contenido se afora a 25 ml con agua desminerallzada quedando lista la muestra para leerse. se analiza un blanco testigo en l a s mismas condiciones ( Parker.1972).

MATERIA ORGANICA:

El análisis se llevó a cabo por medio de la técnica descrita por Gaudette et al. (1974). que consiste en la oxidación de una pequeña porción de 0.2 a 0.5 gr. de muestra seca y tamizada con 10 m1 de la solución 1 N de K2Cr207 en 20 ml de H2S04 concentrado. utilizando el calor exotérmico del ácido. agregar 10 ml de H3-4 al 85% y una pizca de NaF con 15 gotas de indicador de C12HlON4. Se titula el exceso del K2Cr207. usado en la oxidación de la materia orgánica c o n una solución 3.5 N de sulfato ferroso y se expresa como el porcentaje de carbono orgánico.

ACTIVIDADES REALIZADAS

Durante el tiempo de trabajo en el Laboratorio de Contaminación Marina del Instituto de Ciencias del Mar y Limnologia de la UNAM, llevado a cabo en los meses correspondientes (Agosto.1993 - Mayo, 1994). se tuvieron 2 salidas a campo, de las cuales se trajeron las muestras necesarias para el posterior análisis en el Laboratorio. En este se procesaron a fin de aplicar las metodologías antes mencionadas en agua, sedimento y organismos, hasta su lectura final. Ya obteniaas l a s lecturas, se llevaron a cabo los calculos finales para determinar la concentración de metales en las ocho estaciones establecidas en los muestreos, con la finalidad de interpretar los resultados obtenidos.

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OBJETIVOS Y METAS ALCANZADAS

Los objetivos expuestos a principios de este trabajo fueron realizados de una manera satisfactoria a fin de haber aprendido las técnicas para metales en agua, sedimento y organismos, desarrolladas en el Laboratorio de Contaminación del Instituto de Ciencias del Mar y Limnologia. UNAM. Dichas técnicas permitieron el análisis de !as muestras, teniendo comrl resultado l a s concentraciones finales de los metales, para así evaluar e ¡ impacto que estos ocasionan, cumpliendo de esta manera con los objetivos planteados.

RESULTADOS

Los parámetros hidrológicos registrados se presentan en la Tabla 1, correspondientes al mes de Diciembre, 1993 y Febrero, 1994. Puede observarse que los niveles de pH son similares para los dos muestreos no ocurriendo lo mismo para la temperatura, la cual tuvo un descenso de hasta 6aC.

AGUA

Las concentraciones promedio de metales obtenidos en la columna de agua tuvieron un comportamiento muy similar en los dos muestreos realizados. (Fig. 5) La concentración de cobre durante los dos muestreos varió de 3 a 9 ug/lt, siendo menor el valor para el muestreo de Diciembre y. el más alto para la estacidn 07 durante el mes de Febrero. Dichos valores se encuentran por debajo del nivel mínimo de detección (50 ug / It ). Tabla 2. El Cobalto al igual que el Manganeso presentan concentraciones máximas de 3 ug / It en la mayoría de l a s estaciones para los dos muestreos. valores que se encuentran por debajo ai valor mínimo de deteccidn. Tabla 2. La concentración de Cromo hexavalente muestra niveles por debajo al valor mínimo de detección 0.1 ug / It para el muestreo de Diciembre, durante Febrero se registró el valor más alto de 3 ug / It. Tabla 2 El Níquel varío de 3 a 5 ug / It para los dos muestreos, siendo éstos valores bajos dentro del límite mínimo de deteccilrfin (8 ug / It.).

El metal que no registrsj concentración alguna fire el plomo. L a s concentraciones de Cadrnio se presentaron de manera homogenea a lo largo de los dos muestreosefectuados, presentan concentraciones de 1 ug /It , sobrepasando el nivel permisible (0.9 ug / It ).Itas son el Zinc y el Fierro. El Zinc presenta variaciones de 3 a 32 ug / It, correspondiendo l a s concentraciones menores al mes de Diciembre. La estaci6n con valor de 32 ug / It es la 04 durante Febrero, siendo estos valores menores a los permisibles ( 90 ug /It). Tabla 2. El Fierro es el metal con valores m á s altos, siendo su variación de 29 a 346 en el mes de Diciembre, mostrando así, una sobrelimitación del nível mínimo de detección ( 50 ug 1 It ).

SEDIMENTO

Se evaluaron concentracione de metales totales y biodisponibles ( Tabla 3). Las concentraciones m á s altas analizadas en el sedimento del sistema lagunar para metales totales, se registraron en l a s estaciones 07 y 08 durante los dos muestreos, a excepción de Cu que present6 una concentración baja (26.26 ppm) en el mes de Diciembre, comparada con la del mes de Febrero (1 08.53 ppm). El Fierro y Manganeso son los elementos con niveles promedio mayores registrados durante !os dos muestreos (Fig. 1). En cuanto a las fracciones biodisponibles se obsen/b una corres?ondencia entre las ' concentraciones promedio de los muestreos realizados (Fig. 2)' siendo el Fierro y Manganeso los valores COT! concentraciones m á s elevadas durante los dos muestreos. En contraste con el cromo que present6 valores muy bajos en Diciembre (0.96 ppm) siendo inexistente en el mes de Febrero. Tabla 3.

ORGANISMOS

El contenido total de metales en tejido de organismos moluscos. se presentanen la Tabla 4. Las concentraciones de metales en tejido de Cmssas@asw whyh/ks fueron similares para los dos muestreos. Las concentraciones más elevadas fueron para Zinc y Fierro. Es importante notar que dichas concentraciones fueron m& elevadas en la Estaci6n 2 que el Laguna Grande. (Fig. 3).

Para Brachbbtes r e c u ~ 5 las concentraciones de metales fueron altas para Fe. Mn y Zn. Solo se muestre0 la Est. 2 en el mes de Dic. debido a que en Laguna grande no hubo disponibilidad de organismos. dichas concentraciones fueron menores a las encontradas en C wk&/¿a- (Fig. 4).

I MATERIA ORGANICA Y COEFICIENTES DE CORRELACION

L a s dependencias encontradas de materia orgánica con los diferentes metales. fueron afines para el Co y Zn en el mes de Diciembre, siendo dicha afinidad nula para el mes de Febrero. ( Tabla 6. Las relaciones lineales confirman el comportamiento de los metales en sedimento, existiendo afinidad entre los elementos Co- Zn, Cr-Mn, Zn-Fe para el mes de diciembre (Tabla 5). En contraste con el mes de Febrero en el cual las correlaciones entre los meiales son m& .altas Cu-Cr, Ccr-Mn, Cu-Zn, Cu-Pb, Cu-Fe, Cr-Mn, Cr-Zn. Cu-Pb, Cu-Fe. Ní-Pb. Ní-Fe, M G - Z t t , Mn-Fe. Zn-Fa. (Tabla 6).

2 2 2 7 ’ 7 8

DISCUSION

Durante el registro de parámetros hidrológicos se cuenta con valores de pH. profundidad, transparencia y temperatura, siendo estos parámetros poco representativos para la interpretación de resultados obtenidos. Parámetros como la salinidad. relación Oxígeno- materia orgánica, serían m á s significativos para la interpretación de los mismos. Además aquellas zonas ricas en oxigenos son las que presentan las concentraciones de metales m á s bajas y viceversa ( Ponce-Veler. 1991 : Villanueva. 1987). Para establecer la dinámica de los metales en el agua en un sistema costero, implica considera todas aquellas variables que interactuan en dicha dinámica (Rosas et al. 1989). Las fuentes importantes ds apoees de metales son muy diversas en origen y proceso, estas fuentes naturales a son : el origen de la Laguna, el comportamiento hidrológim. la naturaleza del sedimento, vientos dominantes, aguas subterraneas, e inclusive los aportes fluviales que provienen del continente. (Giblin et a1.1980). reporta que el agua proveniente de la tierra acarrea grandes cantidades de Fierro, así como de Manganeso, que en el presente trabajo representan los metales de mayor concentración en agua, sedimento y organismos. Dentro de las fuentes antropogl?nicas los vectores m- importantes son los desechos domésticos. asociados a los asentamientos humanos y los industriales, asociados al sistema productivo de cada región, esto se comprueba al encontrar metales como Zn que se detectó en altas concentraciones, as¡ como el Fe, Ní, Cu. y Co . La zona de estudio sirve como depósito de una zona industrial importante que comprende los municipios de Veracruz, Medellin, Japama. Boca del Rio. Tlatlixcoyan, Alvarado donde se encuentran industrias que en su proceso productivo generan grandes cantidades de metales, entre tales industrias se encuentran refinerías, cementeras. fabricación de estructuras metalicas. entre otras (Censo Industrial de Ver., 1990). Es importante destacar que para el agua l a s concentraciones obtenidas de los metales se encuentran dentro del limite máximo permisible, a excepción del Fe que se encontr6 en todos los muestreos por arriba del Criterio Ecológico de Protección a la vida Acuatica, el cual est& consignado en la Legislacibn Mexicana ( 50 ug / It SEDESOL. 1990). Las altas concentraciones de Fe como se sefialo anteriormente, pueden deberse al gran acarreo de agua proveniente de la tierra en esta época del año, o a la naturaleza ferromagnesiana de la composición química del sedimento (Marquez. 1993).

El piomo no fue detectado para estos muestreos en agua, pudiendose deber a que es un metal de baja solubilidad. lo que hace que se precipite y se acumule en los sedimentos. Otro factor que influye en la difusión de materiales ajenos al sistema, son ocasionados por lluvias y vientos. los nortes tienen gran influencia en la presencia de contaminantes. siendo mayores al comienzo de btos, sin embargo con respecto a las concentraciones obtenidas de los dos muestreos, se encontraron valores muy similares entre Diciembre y Febrero, lo que significa una estabilidad de las condiciones hidrológicas presentes. Cabe notar que no es posible relacionar !as concentraciones obtenidas con la estacionalidad. debido a que se carece de datos con características hi=lroIógicas sigt rificati-".as. En los sedimentos aúc cuando co existe una Legidacior; propio, las concentraciones encontradas pueden reflejar problemas de contaminación en zonas industrializadas. como ha sido reportada en algunas lagunas costeras del Golfo de México (Villanueva y Botello, 1992). Los niveles reportados de Cu, Co. Cr, Ní, Mn, Zn, Fe. Cd y Pb son comparadas con otras zonas catalogadas como alta o ligeramente impactadas para determinar el nivel de afectacibn. Dado que se carece de una Legislación propia que establezca límites máximos permisibles para sedimento. (Cuadro 1). AI comparar los datos recientes con estudios realizados en la zona, se encontró que los niveles de metales en sedimento son bajos, comparados con las zonas de mayor impacto como Laguna Ostión y Río Coatzacoalcos (Cuadro 1). La concentración de Cu se encontró que en Laguna Ostión es 1.28 veces mayor que Laguna de Mandinga. La de NT en L. Ostidn es 4 veces mayor que Mandinga, asÍ como el Co que en L. Ostión es 1.3 veces más grande. En Zinc es 2-3 veces mayor en L. Ostión que el área estudiada. respecto a Coatzacoalcos la concentración de Cu es 1.6 veces mayor en Mandinga. al igual que el C o . El C d presenta un comportamiento similar en Mandinga comparada con Cuatzacoalcos. Solamente en metales como Ní, Cr y Zn son m b altos en Coatzacoalcos. Respecto al estudio hecho por Rosas et al. 1983; se han encontrado en el presente estudio variaciones significativas, l a s cuales son mucho más elevadas, notándose que para el Cr es 3 veces mayor, 57 veces más cadmio y 1 1 veces más Pb. Es de suponerse que dicho aumento se debe al incremento de los asentamientos humanos y por otra parte al notable desarrollo industrial de la zona adyacente a la laguna. Sien embargo hay que considerar l a s ' posibles diferencias en cuanto equipo y tecnicas

uti I izadas. Las concentraciones de Fierro se registran excesivamente altas (22199.1 ug / g) , sin embargo al comparar con los valores expuestos por Guerrero estos son tres veces menor. En dicho trabajo se encontró un valor máximo de 76332 ug / g en la zona de Bahía de Manzanillo. Colima. No obstante la zona anteriormente citada no est& altamente industrializada. pero la existencia de una mina donde se extrae el Fe justifica las concentraciones tan elevadas de este metal. Al igual que en el agua éstas altas concentraciones en sedimento de Fe , pueden ser producto de la actividad industrial que rodea ésta zona, pero principalmente al origen ferromagnesian0 de la composicit5n de los sedirnentbs. Es por esto que encantramos de igual manara una alta concentracihn de ivfn en el sedimento. Sin embargo, Villanueva (1 993), reporta concentraciones mkimas en Tonalá de 260 ppm para Mn siendo muy elevadas las concentraciones encontradas en éste estudio (1 220.86 ppm). Las fracciones biodisponibles en los sedimentos, presentan un alto riesgo para los organismos debido a que son formas fácilmente intercambiables en la columna de agua y quedan a disposición de los organismos, pudiendo ser bioconcentrados o bioacumulados ( ( Agemian and Chau. 1976: Loring. 1976; Ponce. 1991). En la figura 2 se muestra los valores promedio de metales biodisponibles. siendo el Fe y el Mn los elementos con concentraciones más elevadas durante los dos muestreos debido principalmente al origen del sistema, aporte antropogénicos y composición del sistema. La dependencia de materia orgánica asociada a metales biodisponibles se da para elementos como Co. Zn y Fe durante el mes de Diciembre, siendo inexistente en el muestre0 de Febrero. Sin embargo no existe ninguna correspondencia directa de coeficientes de correlación con metales, dado que presentan concentraciones similares en los dos muestreos con valores difernetes de materia orgánica. Esta diferencia entre las correlaciones, puede deberse a la composici6n del sedimento. Desafortunadamente no se evaluó la composición de los mismos, aunque es de suponerse que los valores de materia orgánica hayan sido mayores para el mes de Febrero debido a los aportes de materia orgdinica. producto de la &poca de nortes (tabla 5-6).

Para evaluar ¡as concentraciones de metaies en organismos, se escogió a ostión (Crasostrea virginica) y mejillón (Brachidontes recutvus), estos moluscos de hábitos filtradores principalmente los ostiones. son capaces de acumular metales, material radioactivo. biotoxínas y microorganismos patógenos, pudiendo causar al hombre severas intoxicaciones o enfermedades. Por su existencia sesil, longevidad,faciIidad de muestre0 y tolerancia al agua salobre son considerados como buenos indicadores de contaminación (Golberg, 1983; Cabrera,1981). Es por lo anterior suponer que aunque la concentración de metales en agua es baja, en estos organismos se presenta de manera m& evidente. debido a que los organismos del fitoplancton necesitan estas elementos para realizar el proceso de fotosíntesis (Est&lier,1969; Mcrris, 1 L380). AI ser ingerido el fitoplancton por los ostiones. la zcumulación de éstos metales va a ser directa. En este sentido, es conocido que las cadenas tróficas en los sistemas acuáticos. son las formas más importantes de transferencia de metales en los organismos (Aoyama et al., 1978). Además estos metales pueden ser acumulados cuando los ostiones se alimentan de fragmentos vegetales, arena y lodo que se encuentran disponibles para el ostión (Guerrero, 1993). De acuerdo a las concentraciones expuestas por diversos organismos internacionales como la lista de dosis maxima de contaminantes recomendadas por la comisión mixta FA0 / OMS, en el presente trabajo se encontrarón concentraciones con valores elevados de Mn. Fe. Cu y Zn. para los dos muestreos analizados, estos valores se presentan tanto para /Crasust?a v /@h4 como para fBrach/ud¿mtes recumus/ Teniendo para Cu una concentración de 128.01 ug / g , la cual es mayor al valor mkimo permisible (70 ug / 9). Para Zn las concentraciones encontradas fuerón de 546.54 ug / g siendo éste valor una vez menor al permisible, ambos casos son datos comparativos de Australia (Guerrero, 1993). Dentro de las listas comparativas son los únicos elementos con los que se cuenta, con valores mdximos permisibles. Sin embargo l a s demás concentraciones obtenidas son aceptables para el consumo humano, a excepción de Fe, en donde se encontró valore de 443.8

Las concentraciones obtenidas para Zn en organismos son mucho más elevadas que para sedimento, lo que hace suponer que existe una fuerte bioacumulación en el tejido muscular. Si bien la concentración obtenida de 546.54 ug / g no alcanza el límite máximo de Australia, si rebasa el límite de tolerancia para el consumo de los alimentos de 100 ppm (FAO. 1975). se sabe que a

ug /g *

muy bajas concentraciones (2 uM) inhibe el transporte de electrones en la cadena respiratoria mitocondrial. con lo cual se observa el papel específico del Zn (Chuail, 1973; Akberal et al. , 1985). Otra evidencia de la especificidad del Zn, se refiere a la mortalidad que desarrolan los espermatozoides, que disminuye bajo concentraciones altas de Zn. El Zn es un metal que m á s rápidamente es distribuido entre los organismos bentónicos. principalmente en los ostiones, tienen gran importancia en los sistemas bioquímicos, actuando sobre todo en el sistema enrimático (Vaile. 1963). Schelske (1964) demostró que los ostiones tienden a acumular el Zn considerandose importante en relación al balance geoquímico de éste metal en el ecosistema estuarino. En cuanto al Fe y Mn tratandose de elemsntos escenciales para el funcionamiento de los organismos, el primero se presenta en altas concentraciones (443.8 ug / 9). por lo que se sugiere la presencia de porfirinas relacionadas con este metal en acción rápida en e¡ músculo estriado. Debido a Qste papel fisiologico del Fe no es sorprendente que exista en altas concentraciones (Villanueva, 1 987). El Mn presentó concentración de 51.35 ug / g por arriba del límite de detección (1 .O ppm) debido al papel que juegan en la actividad de sistemas enzimáticos. la capacidad de la sangre para enlazar el Mn y producir una concentración favorable en el gradiente es muy poco conocido.

La concentración de metales en (Brecwwd fuerón altas para Mn, Zn y Fe siendo éste Último el metal que más se acumulo en esta especie (726 ug /g ). Dicha especie es considerada como un indicador de contaminación para Fe, Zn. Cu y Mn. acumulando dichos metales provenientes de la descarga de las industrias aledañas al área de estudio (Phillips, 1976). Los anális de correlación lineal nos muestran a m o es th interactuando los metales con la materia orgánica (C- orgánico). as¡ como su relación con cad uno de los nueve metales totales y biodisponibles. Para el muestre0 de Diciembre los valores se presentan en la tabla 5. existiendo una fuerte dependencia con materia orgánica para similares, podemos decir que la Laguna Costera de Mandínga es una zona median=. Zn y Fe. Los coeficientes más altos que se registrarbn entre los metales totales, fuerón para Co-Zn. Cr-Mn y Zn- Fe. éSta relación estrecha entre ellos manifestará en cierto grado un sinergismo o

- antagonismo que dependerá de l a s características del metal. La

F

acumulación de estos tres metaies est& interreiacionada cuando se encuentran en el sedimento. Los demás metales no muestran relación intima, dado que la mayoría presentan coeficientes muy bajos e inclusive negativos. Para los metales biodisponibles la relaci6n entre los metales es baja no teniendo relaciones significativas. Existe mejor relación entre los metales totales que entre los biodisponibles. Para el muestreo de Febrero, los coeficientes se presentan en la tabla 6. La dependencia para materia orgánica fui! inexistente as¡ c o m o para metales biodisponibles, no ocurriendo lo mismo para metales totales, dentro de los cuales l a s afinidades fuerón mucho más elevadas que el muestreo anterior. Existe afinidad entre los elementos Cu-Cr, Cu-Mn, Cu-Zn, Cu-Pb, Cu-Fe, Cr-Mn, Cr-Zn, Cr- Pb, Cr-Fe. Ni-Pb. Ni-Fe. Mn-Zn, Mn-Fe, Zn-Fe.

CONCLUSIONES

1 .- De acuerdo al análisis comparativo realizado con otros sistemas lagunares similares, podemos decir que la zona costera de Mandinga es una zona medianamente impactada. dado que los metales altamente tóxicos (Cd. Cr y Pb) se encuentran en concentraciones menores que en algunas zonas altamente impactadas como Coatzacaalcos y Laguna del Carmen, inclusive Pb no es detectable en la zona estudiada. En cuanto a los metales escenciales (Cu. Ni. Zn. Fe, Mn y C o ) se encontró niveles bajos al hecer !a arlterior comparación.

2.- El Fe y Mn son los metales de mayor concentración encontrados en l a s tres fases analizadas (agua,sedimento y organismos), éstas elevadas concentraciones se deben principalmente a la naturaleza quirnica ( ferromagnesiana) del

sedimento de la Laguna.

3.- De acuerdo a los resultados obtenidos en organismos se observó que en los procesos de acumulación de Zn corresponden a l a s características fisiológicas propias de éstos organismos filtradores.

4.- Es importante resaltar que la legislación ambiental mexicana no contempla límites máximos permisibles para la acumulación de

metales en organismos y sedimento. Por lo que es importante establecer criterios de sanidad adecuados para conocer el grado de afectación e n los sistemas acuáticos.

5.- A pesar de que los metales en agua se encuentran debajo de los límites permisibles, en sedimento y organismos denotan una zona de gran impacto.

6.- las elevadas concentraciones de metales en sedimento de éSta Laguna son superiores inclusive al de algunas zonas altamente impactadas. lo cual se debe principalmente al sistema de baja energía que prevalece en la Laguna. lo cual facilita la precipitación de los mismos, haciendo de éste cuerpo lagunar una zona de depósito más que una zona de alta acción contaminante.

7.- La alta concentración de metales se debe a la carencia de que las plantas industriales locales carecen de plantas de tratamiento que eliminen los metales.

8.- Los niveles de coeficiente de correlación entre materia orgánica y metales totales-.biodisponibles no demuestran una clara relación, es decir, no existe una relación directa entre dicha correlación.

9.- El principal acceso de los aportes a la Laguna de Mandinga,se da por la cuenca Jamapa / Cotaxcla.

10.- En los Últimos 10 años la zona ha sufrido una grave afectación que se ha caracterizado de una zona de baja a alta concentracidn de metales.

11.- Es importante llevar un seguimiento más estricto sobre la dinámica de los metales en éste sistema, ya que la creciente actividad industrial de la zona aledaña a la Laguna. promete un gran impacto ambiental a corto plazo.

A s í como hacer una evaluación estaciona1 para determinar los niveles críticos a lo largo de un ciclo anual.

- Es importante llevar acabo ejercicios de calibración entre los

distintos laboratorios c o n el fin de obtener resultados comparables, dados que éstos muestran que debe existir un acuerdo sobre la comparabilidad de los mktodos para muestre0 y análisis de las mrmstras. La meta en la preparacibn de éstos patrones será no sdlo conocer m o exactitud la concentración de los metales en los mismos, si no también preparlos considerando l a s matrices naturales donde se van a analizar (Mandelli. 1979). - Es necesario determinar l a s concentraciones relativas de l a s distintas especies de los metales en l a s aguas, su estabilidad y proceso de interconversibn entre dichas especies.

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T F LA i VALORES D E P Q R R - TE . D O S EN LA LAGUNA D E MANDINGA V E R R C R U Z < D I C . 1993 - F E B . 5994)

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T O R E C I E N T E S D E LFI L Q G U N A D E M A N D I N G A , V E R , Y L A ~1.0. C F E E I R E R O , 1 9 9 4 3 .

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(DIC. 1993, FEB. 1994).

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VER. (DIC. 1993, FEB. 1994).

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c u c o cr Ní Zn Cd Pb METALES

m DICIEMBRE m FEBRERO 1

FIG. 3 CONTENIDO DE METALES EN TEJIDO DE ORQ. (Crassostrea wirginica) EN LA LAQU-

NA DE MANDINGA, VER.(DIC.1993=FEB.1994).

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m DICIEMBRE m FEBRERO -

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FlQ. 4 CONTENIDO DE METALES EN TEJIDO DE ORQ. (Brachidontes mcurwud EN LA LAQU-

NA DE MANDINQA, VER.(DIC.l993-FEB.1994).

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1 m DICIEMBRE m FEBRERO

FIQ, 5 CONCENTRACION PROMEDIO DE METALES EN AQUA DE LA LAQUNA DE MANDINQA, VER.

(DIC. 1993 9 FEB. 1994).

0.02

0.0 15

0.0 1

0.006

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cu co Cr NI Cd Mn Zn METALES

1 -DICIEMBRE FEBRERO 1